(PQR (Procedure Qualification Record ثبت کیفیت فرآیند جوشکاری

ساخت و نصب سازه های جوشکاری مستلزم این است که نشان دهیم کیفیت مواد اولیه، روش جوشکاری و فلز حاصل از جوش، مطابق با خواسته های استاندارد می باشد.

این کار به کمک یکسری آزمایشات مخرب و غیرمخرب تحت عنوان گزارش کیفیت روش جوشکاری PQR انجام می شود. (Procedure Qualification Report)

هدف از انجام آزمایشات تعیین کیفیت روش جوشکاری آن است که نشان دهیم، روش جوشکاری تدوین شده (WPS) با اتصالــی سالـم و بـا خواص مکانیکی مطلوب و قابل پذیرش در محدوده استاندارد مربوطه، بوجود می آورد. نتیجــه آزمــایشات در فرم خاصی ثبت شده که به آن گــزارش کیفیت روش جــوشکاری (Procedure Qualification Record (PQR می گویند.

مراحل تهیه PQR

برای تهیه یک PQR چهار مرحله زیر طی می شود:

مرحله اول - آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب

مرحله دوم - آزمایش نمونه های تهیه شده

مرحله سوم - ارزیابی نتایج و نتیجه گیری راجع به آماده سازی، جوشکاری و آزمایشات

مرحله چهارم - ثبت و تأئید نتایج (در صورت قابل قبول بودن آنها)    

  

 مرحله اول :آماده سازی و جوشکاری نمونه های مناسب

معمولا" نمونه ها به نحوی مونتاژ و ساخته می شوند که درز اتصال در وسط نمونه قرار بگیرد. اندازه، نوع و ضخامت نمونه باید متناسب با نوع و ضخامت موادی که در تولید جوشکاری می شوند و نیز تعداد، نوع و اندازه نمونه های آزمایشی لازم برای آزمایشات باشد. مواد ، نحوه و جزئیات جوشکاری نمونه ها باید مطابق با WPS مربوطه باشد، به عبارت دیگر متغیرهای ضروری باید یکسان باشد.

ابعاد و اندازه نمونه ها باید حداقل با مقادیر ذکر شده در استاندارد مطابقت داشته باشد. مطابق با همین استاندارد اندازه و محل نمونه های آزمایش که از نمونه های جوشکاری شده بدست می آیند ، مشخص شده است.

مرحله دوم : آزمایش نمونه های تهیه شده

آزمایشات مشخصــی بــر روی نمونه های جوشکاری شده باید انجام شود. نوع و تعداد نمونه هائی که برای تست های مخرب لازم است، بستگی به استاندارد مورد استفاده و مشخصات کاربردی ویژه سازه دارد. اغلب تست های غیرمخرب نیز انجام می شوند.

آزمایشهای مورد نیاز برای جوشهای شیاری عبارتند از:

1)    بازرسی چشمی (Visual testing)

2)    آزمایش رادیوگرافی یا اولتراسونیک (Non destructive test: RT, UT)

3)    آزمایش خمش – ریشه برای سلامت جوش (Root-Bend test)

4)    آزمایش خمش – گرده برای سلامت جوش (Face- Bend test)

5)      آزمایش کشش از فلز جوش برای خصوصیات مکانیکی فرآیندهای (All – Weld Metal tension) EGW, ESW

6)    آزمایش ضربه برای تعیین چقرمگی و انرژی ضربه (Impact test)

7)    آزمایش ماکرواچ برای سلامت و نفوذ موثر ساق جوش (Macroetch test)

8)    آزمایش کشش با مقطع کاهش یافته برای اندازه گیری استحکام کششی (Tensile test)

همچنین برای جوشهای گلوئی (Fillet) آزمایشهای زیر مورد نیاز است:

1)    بازرسی چشمی (Visual Inspection)

2)    آزمایش ماکرواچ برای سلامت و ذوب کافی جوش (Macroetch test)

3)    آزمایش خمش- جانبی برای سلامت جوش (Side-Bend test)

4)    آزمایش کششی از فلز جوش برای خصوصیات مکانیکی (All-Weld Metal tension)

تعداد ، نوع و روش آماده سازی نمونه های آزمایش جوش در استانداردهای گوناگون تفاوتهای مختصری با هم دارد که برخی از آنها در مورد جوش سر به سر ورق فولاد کربنی با ضخامت کمتر از 10 میلیمتر بصورت زیر است :

استاندارد ASME, Sec IX : دو عدد آزمایش کشش عرضی ، دو عدد خمش گرده (180°) ، دو عدد خمش ریشه (180°)

استاندارد AWS, D1.1 : دو عدد آزمایش کشش عرضی ، دو عدد خمش گرده (180°) ، دو عدد خمش ریشه (180°) ، آزمایش غیرمخرب

 استاندارد BS4870 : یک آزمایش کشش عرضی، یک خمش گرده (180°) ، یک خمش ریشه)( 180° ، سختی سنجی مقطع، مطالعه مقطع عرضی ، آزمایش غیرمخرب)

 مرحله دوم : آزمایش نمونه های تهیه شده

* آزمایش کششی با مقاطع کاهش یافته

قبل از انجام آزمایش تمام اندازه های نمونه کنترل می شوند. سپس نمونه در فک های دستگاه قرار گرفته و بار اعمال می شود. آزمایش تاحد پارگی نمونه ادامه می یابد. اگر حداکثر بار وارده را بر مساحت مسطح مقطع نمونه تقسیم کنیم. استحکام کششی بدست خواهد آمد. همچنین از روی تفاوت طول نمونه ، قبل و بعد از آزمایش (اندازه ثانویه با کنار هم قراردادن نمونه های شکسته اندازه گیری می شود) امکان محاسبه درصد ازدیاد طول وجود دارد.

قبل از انجام آزمایش تمام اندازه های نمونه کنترل می شوند. سپس نمونه در فک های دستگاه قرار گرفته و بار اعمال می شود. آزمایش تا حد پارگی نمونه ادامه می یابد.

* آزمایش ماکرواچ

ابتدا مقطعی از نمونه بریده شده و توسط سنگ صاف می شود. سپس با سنباده زنی متوای با کاغذ سنباده های مختلف – از زبر به نرم – سطح نمونه صیقلی می شود. برای اچ کردن محلولهای مختلفی وجود دارد که در استانداردها ذکر شده است.

* آزمایش خمش

نمونه ها در سه شکل ریشه، سطحی و جانبی تهیه می شوند. نمونه ها مطابق استاندارد در نگهدارنده قرار گرفته و بوسیله یک سنبه سرگرد ، خمیده می شوند.

نمونه باید بر روی قالب قرار گرفته و سپس سنبه سرگرد پائین آمده و موجب خمیدگی نمونه شود. به هنگام قرار دادن نمونه ها باید به نکات زیر توجه کرد:

الف ) نمونه های خمشی جانبی از پهلوی جوش بر روی قسمت خالی قالب قرار می گیرند.

ب  ) نمونه های خمشی ریشه و نمونه های تعیین سلامت جوش گلوئی از قسمت زیر جوش روی قالب قرار می گیرند.

ج   ) نمونه های خمشی سطحی از قسمت روی جوش بر روی قسمت خالی قالب قرار می گیرند.

نمونه ها پس از اعمال فشار باید کاملا" به شکل U در آمده باشند. ضمن اینکه فلز جوش و ناحیه متآثر از حرارت باید کاملا" در مرکز قالب قرار گرفته و پس از انجام آزمایش خمش میان قسمت خمیده قرار بگیرند.

آزمایش کشش نمونه فلز جوش

آزمایش کشش بر اساس ASTM A370 انجام می شود.

آزمایشات غیرمخرب

1-   بازرسی چشمی

2-   آزمایش ذرات مغناطیسی برای تشخیص ترک

3-   آزمایش مایعات نافذ برای تشخیص ترکهای سطحی

4-   آزمایش رادیوگرافی

5-   اولتراسونیک

مرحله سوم : ارزیابی نتایج

نتایج قابل قبول آزمایشات

نتایج حاصل از آزمایشات با معیار پذیرش مربوطه در استاندارد مقایسه شده و در صورت تأئید و قابل قبول بودن ، نتایج قابل درج در PQR می باشند.

مرحله چهارم : ثبت و تأئید نتایج

پس از تعیین نتایج آزمایشات، مشخصات فرآیند تهیه نمونه و نتایج آزمایشهای تعیین کیفیت باید در فرم خاصی با عنوان گزارش کیفیت روش جوشکاری (Procedure Qualification Record (PQR ثبت شده و پس از مطالعه نتایج آزمایشات، مورد تأئید قرار گیرد.

فرم PQR عموما" دو صحفه ای است . در صفحه اول PQR، اطلاعات و پارامترهای لازم برای انجام فرآیند جوشکاری ذکر می شود که نحوه تنظیم آن همانند نحوه تنظیم فرم WPS است . به عبارت دیگر در صفحه اول اطلاعاتی نظیر: روش جوشکاری ، طرح اتصال ، فلز پایه پرکننده ، وضعیت جوشکاری ، پیشگرم و ... ذکر می گردد.

در صفحه دوم فرم PQR نتایج آزمایشات کشش، خمش ، ضربه و در صورت نیاز دیگر آزمایشات نظیر سختی سنجی ، آنالیز شیمیائی و ... درج و تأئید می گردد. ضمیمه شماره (3)

ذکر نام جوشکار نمونه آزمایش در این قسمت الزامیست . مواردی چون شماره پرسنلی و درجه کیفیت کار جوشکار نیز در PQR نوشته می شود. نام تنظیم کننده آزمایش و شماره گزاش آزمایشات نیز در PQR درج می گردد. تنظیم کننده PQR نهایتا" با ذکر تاریخ گزارش کیفیت روش جوشکاری را امضاء می کند.

نکات لازم در نوشتن PQR (در محدودیت متغیرها)

جهت کاهش هزینه و زمان ناشی از آزمایشات تعیین کیفیت لازمست تا محدوده ای برای متغیرهای PQR در نظر گرفته شود. بدیهی است تغییر هر یک از متغیرها در خارج از محدوده تعریف شده، منجر به نوشتن PQR , WPS جدید می شود.

بر اساس استاندارد هر تولید کننده موظف به ارائه WPS جهت مشخص کردن روش جوشکاری (WPS) است و هر WPS باید به کمک آزمایشهای کنترل کیفی (PQR)، تأئیدیه کیفیت دریافت کند. پس هر WPS به یک PQR نیاز دارد. اما با توجه به نکات کد امکان تنظیم یک PQR برای تضمین کیفیت چندین WPS وجود دارد. در جداول کد امکان تغییر (افزایش یا کاهش) هر یک از متغیرهای اساسی، تکمیلی و غیراساسی فرآیندهای مختلف جوشکاری مورد مقایسه قرار گرفته است.